CN113860341A - 一种高纯片状勃姆石及其制备方法 - Google Patents
一种高纯片状勃姆石及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113860341A CN113860341A CN202111263627.2A CN202111263627A CN113860341A CN 113860341 A CN113860341 A CN 113860341A CN 202111263627 A CN202111263627 A CN 202111263627A CN 113860341 A CN113860341 A CN 113860341A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- boehmite
- water
- reaction system
- ammonium
- purity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 139
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 139
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 3
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 26
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 9
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 4
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 4
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 4
- VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N ammonium oxalate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)C([O-])=O VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical class [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 claims description 2
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 25
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 4
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 4
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 3-methylcyclohex-2-en-1-ol Chemical compound CC1=CC(O)CCC1 XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- JGDITNMASUZKPW-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.Cl[Al](Cl)Cl JGDITNMASUZKPW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940009861 aluminum chloride hexahydrate Drugs 0.000 description 1
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000004682 monohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004684 trihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003158 γ-Al2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/021—After-treatment of oxides or hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高纯片状勃姆石及其制备方法。该方法包括：将铝源、铵盐混合得到不加入水的反应体系，或者，将铝源、铵盐、水混合得到加入少量水的反应体系，其中，在所述加入少量水的反应体系中，加入的水的量≤15wt％；将反应体系升温至170‑250℃，反应4‑48h；对反应产物进行洗涤、干燥得到所述片状勃姆石。本发明还提供了利用上述方法制备的高纯片状勃姆石。本发明提供了一种低能耗、低成本、易操作、易放大的直接制备高纯片状勃姆石的生产方法，所有制得的勃姆石具有形状规整、结晶度高、以及粒度分布窄等优势，勃姆石的边长为0.4‑2.0μm，勃姆石结晶度>99％，勃姆石纯度>99.9％。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯片状勃姆石及其制备方法，属于无机材料制备技术领域。
背景技术
勃姆石，分子式为γ-Al2O3·H2O，又被称为软水铝石，是一种部分脱水的氢氧化铝。勃姆石外观为细小的白色晶体，属于正交晶系，具有层状结构；单一结构层内，氧离子(O2-)以立方密堆积排列在八面体的顶点，铝离子(Al3+)位于八面体的中央，氢氧根(OH-)位于层状结构的表面上，层与层之间由氢键连接。另外，勃姆石导热系数较高，热稳定性好，堆密度较低，并且热分解会释放出水蒸气，吸收大量热量，分解产生的Al2O3覆盖于基体表面，可延缓燃烧速率，达到阻燃效果。因其良好的微观组织及热稳定性，勃姆石广泛应用于陶瓷材料、半导体材料、涂覆材料、阻燃材料、催化剂及载体等领域；更为值得注意的是，由于勃姆石具有密度低、质地软、导热性好、和有机物相容性好等特点，使得勃姆石逐渐取代传统的Al2O3和TiO2等硬质材料用于锂电池隔膜涂覆；除此以外，使用勃姆石涂覆锂电池隔膜还能主动提升锂电池安全性能和能量密度；在实现“双碳”目标的时代背景下，作为新能源电池电芯隔膜、极片涂覆材料的首选材料，勃姆石有非常广阔的应用前景。
勃姆石材料的特性往往因其粒径和形貌的变化而变化；从廉价易得的工业原料出发制备粒径小的高纯勃姆石成为目前行业研究的重点。通常的制备方法为水热法，例如：CN106186008 A公开了一种锂电池隔膜涂层用勃姆石的水热制备方法，以六水氯化铝和九水硝酸铝作铝源，经沉淀、陈化、过滤、水热、洗涤、干燥等步骤后获得粒径为800nm左右的菱形勃姆石。该法使用价格相对高昂的无机铝盐作铝源，且流程复杂，生产和操作成本高。还有非水热法，如CN 111453751 A公开了一种高纯勃姆石的制备方法，即通过控制高温水蒸气和醇铝的反应比例和气体流速来控制反应进程以制备高纯纳米块状勃姆石；该法不经水热生产勃姆石，且制备的勃姆石粒度分布窄、分散性好、纯度高；但操作复杂、并且使用价格高昂的醇铝作铝源，不利于工业放大。
如上所述，在制备高纯勃姆石方面，主要依赖于直接使用价格高昂的无机、有机铝盐作铝源，原料成本极高，难以大规模生产。在勃姆石形貌控制方面，主要采取加入添加剂的形式控制形貌，这会导致产品中金属杂质残留量高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种制备高纯片状勃姆石的方法，在不加入水或加入少量水的条件下经一步转晶加热即可制备高纯片状勃姆石。
为达到上述目的，本发明提供了一种高纯片状勃姆石的制备方法，其包括以下步骤：
将铝源、铵盐混合得到不加入水的反应体系，或者，将铝源、铵盐、水混合得到加入少量水的反应体系，其中，在所述加入少量水的反应体系中，加入的水的量≤15wt％，优选<10wt％；铵盐中的NH4 +与反应体系中的Al的摩尔比为0.01-0.30：1，优选为0.05-0.20：1；
将反应体系升温至170-250℃，优选220-250℃；反应4-48h，优选8-16h；
对反应产物进行洗涤、干燥得到所述片状勃姆石。
在上述方法中，优选地，所述铝源包括但不限于氢氧化铝、快脱粉、拟薄水铝石、γ-氧化铝等中的一种或者两种以上的组合；更优选地，所述铝源为氢氧化铝和/或γ-氧化铝。其中，所述氢氧化铝优选为片状，该片状氢氧化铝的厚度小于500nm，宽度为0.5-2μm，宽度优选为0.5-1μm。当所述铝源为氢氧化铝和γ-氧化铝的组合时，二者(氢氧化铝：γ-氧化铝)的重量比优选为0.01-0.50：1，更优选为0.05-0.20：1。
在上述方法中，氢氧化铝(又称：三水氧化铝)、拟薄水铝石(又称：一水合氧化铝)的结晶水含量比勃姆石高，从氢氧化铝、拟薄水铝石加热转晶为勃姆石实际上为脱水过程，本发明的方法以氢氧化铝、拟薄水铝石转晶过程中多余结晶水充当溶剂，在不加入水或加入少量水的条件下实现氢氧化铝、拟薄水铝石向勃姆石的转变。
本发明还可以通过加入快脱粉、γ-氧化铝等不同晶型的铝氧化合物作为第二铝源，调节控制勃姆石的尺寸。另外，本发明还可利用转晶过程中析出的水作为溶剂溶解盐类等添加剂，控制勃姆石的形貌。
在上述方法中，通过加入铵盐能够控制勃姆石的形貌，铵盐中的阴离子可以通过与Al离子配位的方式吸附在勃姆石表面，从而使不同晶面具有不同的生长速率，从而制备得到不同形貌的勃姆石。另外，氢氧化铝转晶成勃姆石，同时存在两种方式：固相转化和液相转化，由于阴离子与Al离子配位，反应体系中溶解到溶液中的Al的量和溶解的Al沉积到勃姆石表面的速度因阴离子的不同而变化，这些因素也能够影响勃姆石晶粒的成核速率和生长速率，进而影响勃姆石粒径大小。优选地，所述铵盐包括但不限于氯化铵、醋酸铵、草酸铵、硫酸铵、柠檬酸铵以及上述铵盐相应的结晶水化合物中的一种或者两种以上的组合；更优选为氯化铵和/或硫酸铵。铵盐可以以铵盐溶液的形式加入；其中，无论以何种形式加入铵盐，加入少量水的反应体系中所额外加入的水的量均控制为≤15wt％。本发明选择铵盐作为添加剂能够带来以下一些优点：铵盐水溶性好，溶解度高，便于洗脱，且受热易分解挥发，不会引入其它金属离子，有助于提升产品纯度。
在上述方法中，优选地，在所述加入少量水的反应体系中加入的水包括去离子水、蒸馏水、高纯水和反渗透水等中的一种或两种以上的组合。
在上述方法中，优选地，将反应体系升温至170-250℃的过程中的升温速率为1-6℃/min。
在上述方法中，优选地，洗涤所采用的洗涤剂包括去离子水、蒸馏水、高纯水、反渗透水、无水乙醇、95％乙醇中的一种或两种以上的组合。洗涤可以包括2-3次的洗涤过程，例如使用水或乙醇洗涤3次。
在上述方法中，优选地，所述干燥的温度为100-150℃。
经如上方法制备了高纯度片状勃姆石，整个制备过程无需研磨(即本发明所提供的上述方法不包括研磨步骤)，可直接制备高纯片状勃姆石。
本发明针对现有技术的不足所提供的高纯片状勃姆石的制备方法是一种低能耗、低成本、易操作的直接制备高纯片状勃姆石的生产方法，该方法采用廉价的工业产品作原料，经加热转晶即可制备高纯片状勃姆石，勃姆石的边长为0.4-2.0μm；运用本发明提供方法所制备的勃姆石具有纯度高、片状外形规整、结晶度高、粒度分布窄等优势；并且本方法还具有工艺简单、设备腐蚀性小、洗涤废水少，适宜于大规模工业化生产等优势和特点。
本发明还提供了一种片状勃姆石，其是一种高纯片状勃姆石，是由本发明提供的上述方法制备的。
根据本发明的具体实施方案，优选地，上述片状勃姆石的边长为0.4-2.0μm。
根据本发明的具体实施方案，优选地，上述片状勃姆石的厚度低于500nm，更优选低于300nm。
根据本发明的具体实施方案，优选地，上述片状勃姆石的结晶度>99％，纯度>99.9％。
相较于现有技术，本发明的技术方案具有以下优点：
1)本发明的方法是一种低成本的勃姆石制备方法，区别于传统的溶剂热、水热合成法，该方法在不额外加入水，或加入少量水的情况下制备勃姆石，极大地降低了制备过程中因加热溶剂而带来的能量消耗，大大降低了生产成本。
2)本发明的方法是一种更安全、更方便的勃姆石制备方法，在无水或少水条件下制备勃姆石，相比于传统的溶剂热、水热合成法，反应体系压力低，极大地降低了对生产设备的强度要求，大大降低了设备成本；同时，反应后没有高温高热的母液，非常方便后续过滤、洗涤等操作，大大降低了操作成本。
3)本发明的方法以氢氧化铝、快脱粉、拟薄水铝、γ-氧化铝等廉价工业产品作原料进一步降低了原料成本。
4)本发明的方法是使用铵盐作添加剂进一步控制勃姆石形貌，制得的勃姆石具有形状规整、结晶度高、以及粒度分布窄等优势。同时，铵盐易溶于水，便于洗脱，且受热易分解挥发，不会引入其它金属离子，提升了产品纯度。
5)本发明的方法的整个制备过程无需研磨，直接制备高纯片状勃姆石，该片状勃姆石的边长0.4-2μm。
总之，与现有技术相比，本发明提供了一种低能耗、低成本、易操作、易放大的直接制备高纯片状勃姆石的生产方法，所有制得的勃姆石具有形状规整、结晶度高、以及粒度分布窄等优势，勃姆石的边长为0.4-2.0μm，勃姆石结晶度>99％，勃姆石纯度>99.9％。
附图说明
图1为实施例6制备的高纯片状勃姆石样品的XRD图。
图2为实施例1制备的高纯片状勃姆石样品的SEM图。
图3为实施例6制备的高纯片状勃姆石样品的SEM图。
图4为对比例1制备的勃姆石样品的SEM图。
图5为对比例2制备的勃姆石样品的SEM图。
图6为对比例3制备的勃姆石样品的SEM图。
图7为对比例4制备的勃姆石样品的SEM图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供一种高纯片状勃姆石的制备方法，具体如下：将350g粒径为5μm氢氧化铝(氢氧化铝的含量为99.7％以上，其中大部分杂质为Na和Si，各约1000ppm)、5g氯化铵，混合均匀后，装入1L高压釜中，控制4℃/min升温至250℃，保温10h。降温后过滤分离，用去离子水洗涤，烘箱150℃烘干，得到高纯片状勃姆石。产品勃姆石边长0.8-1.5μm、厚度约300nm，勃姆石结晶度99.5％，勃姆石纯度99.92％，Na+含量322ppm。
本实施例制备的高纯片状勃姆石样品的SEM图如图2所示，图2中的标尺10格代表5μm，一格代表500nm。由图2可以看出：本实施例制备的片状勃姆石样品的形状较为规整，尺寸的均一性较好，分散性也比较好。
实施例2
本实施例提供一种高纯片状勃姆石的制备方法，具体如下：将370g拟薄水铝石、20g快脱粉，10g硫酸铵、10g水混合均匀后，装入1L高压釜中，控制5℃/min升温至240℃，保温12h。降温后过滤分离，用去离子水洗涤，烘箱130℃烘干，得到高纯片状勃姆石。
其中，物料总计410g，额外加入水10g，体系中额外加入水的量为10/410＝2.43％。
产品勃姆石边长0.8-2.0μm、厚度约350nm，勃姆石结晶度99.5％，勃姆石纯度99.96％，Na+含量219ppm。
实施例3
本实施例提供一种高纯片状勃姆石的制备方法，具体如下：将370g粒径为5μm氢氧化铝(氢氧化铝的含量及杂质的含量同实施例1)、20g快脱粉、5g氯化铵、5g草酸铵，装入1L高压釜中，控制6℃/min升温至220℃，保温16h。降温后过滤分离，用去离子水洗涤，烘箱120℃烘干，得到高纯片状勃姆石。
产品勃姆石边长1.2-2.0μm、厚度约250nm，勃姆石结晶度99.7％，勃姆石纯度>99.91％，Na+含量245ppm。
实施例4
本实施例提供一种高纯片状勃姆石的制备方法，具体如下：将390g粒径为2μm氢氧化铝(氢氧化铝的含量及杂质的含量同实施例1)、5g柠檬酸铵、5g硫酸铵，混合均匀后，装入高压釜中，控制4℃/min升温至200℃，保温24h。降温后过滤分离，用去离子水洗涤，烘箱120℃烘干，得到高纯片状勃姆石。
产品勃姆石的长约0.8-1.5μm、厚度约80nm，勃姆石结晶度99.6％，勃姆石纯度99.93％，Na+含量267ppm。
实施例5
本实施例提供一种高纯片状勃姆石的制备方法，具体如下：将370g粒径为2μm氢氧化铝(氢氧化铝的含量及杂质的含量同实施例1)、20g快脱粉、5g柠檬酸铵、5g硫酸铵，混合均匀后，装入高压釜中，控制4℃/min升温至200℃，保温24h。降温后过滤分离，用去离子水洗涤，烘箱120℃烘干，得到高纯片状勃姆石。
产品勃姆石的长约0.6-1.2μm、厚度约80nm，勃姆石结晶度99.4％，勃姆石纯度99.94％，Na+含量208ppm。
实施例6
本实施例提供一种高纯片状勃姆石的制备方法，具体如下：将370g粒径为2μm氢氧化铝、20gγ-氧化铝、5g柠檬酸铵、5g硫酸铵，混合均匀后，装入高压釜中，控制4℃/min升温至200℃，保温24h。降温后过滤分离，用去离子水洗涤，烘箱120℃烘干，得到高纯片状勃姆石。
产品勃姆石的长约0.4-0.8μm、厚度约50nm，勃姆石结晶度99.3％，勃姆石纯度99.93％，Na+含量189ppm。
本实施例制备的高纯片状勃姆石样品的XRD图、SEM图分别如图1、图3所示。由图3可以看出：本实施例制备的片状勃姆石样品的形状较为规整，尺寸的均一性较好，分散性也比较好。
对比例1
对比例1以实施例1为参照，对比例1与实施例1的区别在于：将5g氯化铵替换为5g硫酸钾，其余与实施例1相同。获得的产品是立方体块状勃姆石，勃姆石边长1.5-2.5μm，勃姆石结晶度99.2％，勃姆石纯度99.68％，Na+含量537ppm，K+含量约692ppm。
本对比例制备的勃姆石样品的SEM图如图4所示。由图4可以看出：本对比例制备得到的是边长为1.5-2.5μm的立方体块状勃姆石。
对比例2
对比例2以实施例1为参照，对比例2与实施例1的区别在于：将5g氯化铵替换为5g硫酸镁，其余与实施例1相同。获得的产品是菱形片状勃姆石，勃姆石边长1.5-2.5μm，勃姆石结晶度99.9％，勃姆石纯度99.63％，Na+含量588ppm，Mg2+含量753ppm。
本对比例制备的勃姆石样品的SEM图如图5所示。由图5可以看出：本对比例制备得到的是边长为1.5-2.5μm的菱形片状勃姆石。
对比例3
对比例3以实施例1为参照，对比例3与实施例1的区别在于：将5g氯化铵替换为5g硫酸锌，其余与实施例1相同。获得的产品是立方体块状勃姆石，勃姆石边长1.5-2.5μm，勃姆石结晶度99.9％，勃姆石纯度99.56％，Na+含量737ppm，Zn2+含量约1228ppm。
本对比例制备的勃姆石样品的SEM图如图6所示。由图6可以看出：本对比例制备得到的是边长为1.5-2.5μm的立方体块状勃姆石。
对比例4
对比例4以实施例2为参照，对比例4与实施例2的区别在于：将10g硫酸铵替换为8g硫酸镁，其余与实施例2相同。获得的产品是平行六面体状勃姆石，勃姆石边长2.0-2.5μm，勃姆石结晶度>99.9％，勃姆石纯度99.50％，Na+含量644ppm，Mg2+含量约1667ppm。
本对比例制备的勃姆石样品的SEM图如图7所示。由图7可以看出：本对比例制备得到的是边长为2.0-2.5μm的平行六面体状勃姆石。
根据实施例1-6和对比例1-4的内容可以看出：在不加水或者仅加入少量水的情况下，本发明的制备方法制备得到的勃姆石为片状，边长均在0.4-2.0μm的范围之内，而勃姆石的结晶度能够达到>99％，而且，杂质含量很低，勃姆石的纯度能够达到>99.9％。而且片状勃姆石的形貌比较规整，尺寸也比较均一。
Claims (10)
1.一种高纯片状勃姆石的制备方法，其包括以下步骤：
将铝源、铵盐混合得到不加入水的反应体系，或者，将铝源、铵盐、水混合得到加入少量水的反应体系，其中，在所述加入少量水的反应体系中，加入的水的量≤15wt％，优选<10wt％；铵盐中的NH4 +与反应体系中的Al的摩尔比为0.01-0.30：1，优选为0.05-0.20：1；
将反应体系升温至170-250℃，优选220-250℃；反应4-48h，优选8-16h；
对反应产物进行洗涤、干燥得到所述片状勃姆石。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铝源包括氢氧化铝、快脱粉、拟薄水铝石、γ-氧化铝中的一种或者两种以上的组合；优选地，所述铝源为氢氧化铝和/或γ-氧化铝；
更优选地，所述铝源为氢氧化铝和γ-氧化铝的组合，其中，二者的重量比优选为0.01-0.50，更优选为0.05-0.20。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氢氧化铝为片状，其厚度小于500nm，宽度为0.5-2μm；宽度进一步优选为0.5-1μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铵盐包括氯化铵、醋酸铵、草酸铵、硫酸铵、柠檬酸铵以及上述铵盐相应的结晶水化合物中的一种或者两种以上的组合；优选为氯化铵和/或硫酸铵。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述加入少量水的反应体系中加入的水包括去离子水、蒸馏水、高纯水和反渗透水中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将反应体系升温至170-250℃的过程中的升温速率为1-6℃/min。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述洗涤所采用的洗涤剂包括去离子水、蒸馏水、高纯水、反渗透水、无水乙醇、95％乙醇中的一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干燥的温度为100-150℃。
9.一种高纯片状勃姆石，其是由权利要求1-8任一项所述的方法制备的；
优选地，该高纯片状勃姆石的边长为0.4-2.0μm；
优选地，片状勃姆石的厚度低于500nm，更优选低于300nm。
10.根据权利要求9所述的高纯片状勃姆石，其中，该高纯片状勃姆石的结晶度>99％，纯度>99.9％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111263627.2A CN113860341B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种高纯片状勃姆石及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111263627.2A CN113860341B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种高纯片状勃姆石及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113860341A true CN113860341A (zh) | 2021-12-31 |
| CN113860341B CN113860341B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=78998266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111263627.2A Active CN113860341B (zh) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | 一种高纯片状勃姆石及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113860341B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115448342A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-09 | 雅安百图高新材料股份有限公司 | 一种勃姆石粉体及其制备方法 |
| CN115520885A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-27 | 深圳陶陶科技有限公司 | 一种由氢氧化铝粗粉制备多级结构勃姆石及陶瓷用氧化铝的方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5445807A (en) * | 1983-09-22 | 1995-08-29 | Aluminum Company Of America | Production of aluminum compound |
| JP2003221227A (ja) * | 2002-01-29 | 2003-08-05 | Kawai Sekkai Kogyo Kk | ベーマイトの製造方法 |
| CN101426729A (zh) * | 2005-03-23 | 2009-05-06 | 韩国化学研究院 | 具有高表面积的一水软铝石和γ氧化铝的制备方法 |
| CN102249270A (zh) * | 2011-05-16 | 2011-11-23 | 蚌埠鑫源石英材料有限公司 | 一种干法制备大粒径勃姆石的方法 |
| CN105836770A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-10 | 中国铝业股份有限公司 | 一种耐高温勃姆石的制备方法 |
| CN108569713A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-09-25 | 洛阳中超新材料股份有限公司 | 碱法制备片状勃姆石的方法以及片状勃姆石 |
| RU2712601C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-01-29 | Александр Борисович Бодрый | Способ получения мелкодисперсного порошка моногидроксида алюминия псевдобемитной структуры |
-
2021
- 2021-10-28 CN CN202111263627.2A patent/CN113860341B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5445807A (en) * | 1983-09-22 | 1995-08-29 | Aluminum Company Of America | Production of aluminum compound |
| JP2003221227A (ja) * | 2002-01-29 | 2003-08-05 | Kawai Sekkai Kogyo Kk | ベーマイトの製造方法 |
| CN101426729A (zh) * | 2005-03-23 | 2009-05-06 | 韩国化学研究院 | 具有高表面积的一水软铝石和γ氧化铝的制备方法 |
| CN102249270A (zh) * | 2011-05-16 | 2011-11-23 | 蚌埠鑫源石英材料有限公司 | 一种干法制备大粒径勃姆石的方法 |
| CN105836770A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-10 | 中国铝业股份有限公司 | 一种耐高温勃姆石的制备方法 |
| CN108569713A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-09-25 | 洛阳中超新材料股份有限公司 | 碱法制备片状勃姆石的方法以及片状勃姆石 |
| RU2712601C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-01-29 | Александр Борисович Бодрый | Способ получения мелкодисперсного порошка моногидроксида алюминия псевдобемитной структуры |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李广慈等: "不同形貌纳米薄水铝石的水/溶剂热合成及其催化应用", 《化工进展》 * |
| 李广慈等: "不同形貌纳米薄水铝石的水/溶剂热合成及其催化应用", 《化工进展》, no. 07, 5 July 2010 (2010-07-05), pages 1218 - 1219 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115448342A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-12-09 | 雅安百图高新材料股份有限公司 | 一种勃姆石粉体及其制备方法 |
| CN115520885A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-27 | 深圳陶陶科技有限公司 | 一种由氢氧化铝粗粉制备多级结构勃姆石及陶瓷用氧化铝的方法 |
| CN115520885B (zh) * | 2022-08-29 | 2024-03-22 | 深圳陶陶科技有限公司 | 一种由氢氧化铝粗粉制备多级结构勃姆石及陶瓷用氧化铝的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113860341B (zh) | 2023-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Smalenskaite et al. | A comparative study of co-precipitation and sol-gel synthetic approaches to fabricate cerium-substituted MgAl layered double hydroxides with luminescence properties | |
| FAL et al. | Synthesis of ZnO nanocrystals with hexagonal (Wurtzite) structure in water using microwave irradiation | |
| CN102295304B (zh) | 一种拟薄水铝石及微晶刚玉磨料的制备方法 | |
| CN111362298B (zh) | 一种粒形可控的氧化铟球形粉体的制备方法 | |
| CN113860341B (zh) | 一种高纯片状勃姆石及其制备方法 | |
| CN106186008B (zh) | 一种锂电池隔膜涂层用勃姆石及其水热制备方法 | |
| Shahini et al. | Gel–sol synthesis and aging effect on highly crystalline anatase nanopowder | |
| Zhao et al. | Synthesis and characterization of CaTiO 3 particles with controlled shape and size | |
| Zhou et al. | Synthesis and properties of octahedral Co 3 O 4 single-crystalline nanoparticles enclosed by (111) facets | |
| CN107129429B (zh) | 羧酸盐为有机配体合成金属有机骨架材料MIL-101-Cr的方法及其纯化方法 | |
| Huang et al. | Effects of pH and ions on the morphological evolution of boehmite prepared by hydrothermal treatment of ultrafine Bayer gibbsite | |
| CN110937620B (zh) | 一种非化学计量比锌铝尖晶石及其制备方法 | |
| CN113651345B (zh) | 一种高纯片状勃姆石形貌控制方法 | |
| CN110092657B (zh) | 纳米钛酸钡微晶及其制备方法和钛酸钡粉体及其制备方法 | |
| WO2015051482A1 (zh) | 菱镁矿制备片状单分散纳米氢氧化镁的方法 | |
| CN113860342B (zh) | 一种制备高纯平行六面体状勃姆石的方法及高纯平行六面体状勃姆石 | |
| CN113860340B (zh) | 一种干法制备高纯粒状勃姆石的方法及勃姆石 | |
| CN102674384B (zh) | 一种类水滑石-高岭土复合材料及其制备方法 | |
| JP5848053B2 (ja) | ベーマイトナノロッドの製造方法、アルミナナノロッドの製造方法およびＣｕＡｌＯ２膜の製造方法 | |
| CN113955779B (zh) | 一种干法制备高纯勃姆石的方法及高纯勃姆石 | |
| JP2012246194A (ja) | 層状複水酸化物コロイド分散液およびその製造方法 | |
| CN111662173A (zh) | 一种羟基草酸铝及其制备方法、高纯氧化铝 | |
| Haq et al. | Synthesis and characterization of uniform fine particles of nickel compounds | |
| CN112678853A (zh) | 片状晶粒薄水铝石及其制备方法 | |
| CN115784282B (zh) | 一种勃姆石的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230925 Address after: 102402 block B, building 4, yard 1, Jiaotong West Street, Doudian Town, Fangshan District, Beijing Applicant after: China Chemical Science and Technology Research Co.,Ltd. Applicant after: China Chemical (Tianjin) New Materials Technology Co.,Ltd. Address before: 102402 block B, building 4, yard 1, Jiaotong West Street, Doudian Town, Fangshan District, Beijing Applicant before: China Chemical Science and Technology Research Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |